JP2009224064A - 燃料電池発電装置の水回収方法及び燃料電池発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】改質触媒層3a及び燃焼部3bを有する改質装置3と、燃料電池本体1と、燃焼排ガスラインL12に配置されたドレントラップ21と、ドレントラップ21よりも下流側の燃焼排ガスラインL12に配置された第1熱交換器Q4と、脱炭酸処理器5と、脱炭酸処理した凝縮水を回収する水タンク4とを備え、ドレントラップ21内の高温凝縮水は、脱炭酸処理器5で脱炭酸処理して水タンクに供給させ、第1熱交換器Q4の下流で回収した凝縮水は、水タンク4の水量が所定水量未満のとき、脱炭酸処理器5で脱炭酸処理して水タンク4に供給するように構成されている燃料電池発電装置を用いて水を回収する。
【選択図】図1
Description
炭化水素を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体とを備える燃料電池発電装置の、前記燃焼部より排出される燃焼排ガスから凝縮水を脱炭酸処理した後、水タンクに貯留する燃料電池発電装置の水回収方法であって、
前記凝縮水は、燃焼排ガス流路の上流で、かつ高温の燃焼排ガスから分離した高温凝縮水と、これよりも下流で、かつ低温の燃焼排ガスから分離した低温凝縮水とに分け、
水回収量が余剰の場合は、前記低温凝縮水を優先的に燃料電池発電装置外へ排水する、
ことを特徴とする。
したがって、本発明の燃料電池発電装置の水回収方法によれば、水回収量が余剰の場合は、低温の燃焼排ガスから分離した低温凝縮水を優先的に燃料電池発電装置外へ排水するようにしたので、極めて炭酸イオン濃度の少ない凝縮水を効率的に回収でき、水処理装置などにかかる負荷や処理時間を低減でき、燃料電池発電装置の運転コストやメンテナンスコストを抑えることができる。
炭化水素を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、
前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体と、
前記燃焼部の燃焼排ガス排出口から伸びた燃焼排ガスラインと、
前記燃焼排ガスラインに配置されたドレントラップと、
前記ドレントラップよりも前記燃焼排ガスラインの下流側に配置され前記燃焼排ガスを冷却する第1熱交換器と、
前記ドレントラップで回収した凝縮水と、前記第1熱交換器の下流で回収した凝縮水とを脱炭酸処理する脱炭酸処理器と、
前記脱炭酸処理器で脱炭酸処理した凝縮水を回収する前記水タンクとを備え、
前記第1熱交換器の下流で回収した凝縮水は、前記水タンクの水量が所定水量未満のときにのみ、前記脱炭酸処理器で脱炭酸処理して前記水タンクに供給するように構成されている、
ことを特徴とする。
アノード電極1aのアノードオフガス排出側からは、アノードオフガス排出ラインL3が伸びて、改質装置3に併設された燃焼部3bに連結している。このアノードオフガス排出ラインL3には、アノードオフガス用ドレントラップQ2が配置されており、アノードオフガス用ドレントラップQ2の凝縮水貯留部からは、アノードオフガス凝縮水供給ラインL4が伸びて脱炭酸装置5に連結している。
カソード電極1bの排空気排出側からは、カソードオフガス排出ラインL6が伸びて、水タンク4に連結している。このカソードオフガス排出ラインL6には、カソードオフガス熱交換器Q3が配置されている。
冷却系1dの冷却水排出側からは、電池冷却水排出ラインL8が伸びて、電池冷却水タンク12に接続している。
改質触媒層3aの改質ガス吐出側からは、改質ガス供給ラインL1が伸びてアノード電極1aに連結している。
燃焼部3bの燃焼排ガス排出側からは、燃焼排ガスラインL12が伸びて第二水タンク20と連結している。この燃焼排ガスラインL12には、上流側から、燃焼排ガスドレントラップ21、燃焼排ガス熱交換器Q4が配置されている。燃焼排ガスドレントラップ21の凝縮水貯留部からは、高温凝縮水供給ラインL13が伸びて脱炭酸装置5に連結している。
第二脱炭酸装置30の下部からは、脱炭酸水供給ラインL23が伸びて、水タンク4のタンク水オーバフローラインL19’に連結している。タンク水オーバフローラインL19’は、水タンク4の側壁から略水平方向に伸びた第1略水平部L19aと、この第1略水平部L19aから上方に向かって略垂直に伸びて脱炭酸水供給ラインL23に接続する略垂直部L19bと、略垂直部L19bから分岐して略水平方向に伸びる第2略水平部L19cとで構成されている。
1a:アノード電極
1b:カソード電極
1c:電解質
1d:冷却系
2:加湿器
3:改質装置
3a:改質触媒層
3b:燃焼部
4:水タンク
5:脱炭酸装置
6:ドレン口
7:水位センサ
8:入口フィルタ
10:水処理装置
12:電池冷却水タンク
20:第二水タンク
21:燃焼排ガスドレントラップ
25:大気解放型水タンク
30:第二脱炭酸装置
L1:改質ガス供給ライン
L2:改質ガス凝縮水供給ライン
L3:アノードオフガス排出ライン
L4:アノードオフガス凝縮水供給ライン
L5:空気供給ライン
L6:カソードオフガス排出ライン
L7:電池冷却水供給ライン
L8:電池冷却水排出ライン
L9:原燃料供給ライン
L10:改質水供給ライン
L11:燃焼空気供給ライン
L12:燃焼排ガスライン
L13:高温凝縮水供給ライン
L14:低温凝縮水供給ライン
L15:排気管
L16:オーバーフロー配管
L17:脱炭酸用空気排出ライン
L18:電池冷却水オーバフローライン
L19,L19’:タンク水オーバフローライン
L20:回収水供給ライン
L21:濃縮水排出ライン
L22:排気管
L23:脱炭酸水供給ライン
P1:回収水ポンプ
Q1:改質ガス用ドレントラップ
Q2:アノードオフガス用ドレントラップ
Q3:カソードオフガス熱交換器
Q4:燃焼排ガス熱交換器
Q5:予備冷却用熱交換器
V1:開閉弁
Claims (12)
- 炭化水素を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体とを備える燃料電池発電装置の、前記燃焼部より排出される燃焼排ガスから凝縮水を脱炭酸処理した後、水タンクに貯留する燃料電池発電装置の水回収方法であって、
前記凝縮水は、燃焼排ガス流路の上流で、かつ高温の燃焼排ガスから分離した高温凝縮水と、これよりも下流で、かつ低温の燃焼排ガスから分離した低温凝縮水とに分け、
水回収量が余剰の場合は、前記低温凝縮水を優先的に燃料電池発電装置外へ排水する、
ことを特徴とする燃料電池発電装置の水回収方法。 - 前記低温凝縮水は、熱交換器で冷却後の燃焼排ガスから分離されるものである請求項1に記載の燃料電池発電装置の水回収方法。
- 前記高温凝縮水を大気解放状態にした後、前記脱炭酸処理を行う請求項1又は2に記載の燃料電池発電装置の水回収方法。
- 44℃以上の燃焼排ガスから前記高温凝縮水を分離する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置の水回収方法。
- 前記水タンクに貯留した凝縮水を、電気式脱イオン装置、活性炭フィルタ、水処理樹脂、金属除去フィルタ、微粒子除去フィルタから選ばれた1種以上を用いてさらに処理する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置の水回収方法。
- 炭化水素を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、
前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体と、
前記燃焼部の燃焼排ガス排出口から伸びた燃焼排ガスラインと、
前記燃焼排ガスラインに配置されたドレントラップと、
前記ドレントラップよりも前記燃焼排ガスラインの下流側に配置され前記燃焼排ガスを冷却する第1熱交換器と、
前記ドレントラップで回収した凝縮水と、前記第1熱交換器の下流で回収した凝縮水とを脱炭酸処理する脱炭酸処理器と、
前記脱炭酸処理器で脱炭酸処理した凝縮水を回収する前記水タンクとを備え、
前記第1熱交換器の下流で回収した凝縮水は、前記水タンクの水量が所定水量未満のときにのみ、前記脱炭酸処理器で脱炭酸処理して前記水タンクに供給するように構成されている、
ことを特徴とする燃料電池発電装置。 - 前記ドレントラップと前記脱炭酸処理器の間に、大気解放型の貯水タンクが配置されている、請求項6に記載の燃料電池発電装置。
- 前記ドレントラップは、44℃以上の燃焼排ガスから凝縮水を回収するように燃焼排ガスラインに配置されている、請求項6又は7に記載の燃料電池発電装置。
- 前記改質装置と前記ドレントラップとの間に、予備冷却用の第2熱交換器が配置されている、請求項6〜8のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置。
- 前記第1熱交換器の下流側に凝縮水貯水タンクが配置され、前記水タンク内の水量が所定水量未満の時、前記凝縮水貯水タンク内の凝縮水を、前記脱炭酸処理器を経て前記水タンクに供給するように構成されている、請求項6〜9のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置。
- 前記水タンクの下流側に、電気式脱イオン装置、活性炭フィルタ、水処理樹脂、金属除去フィルタ、微粒子除去フィルタから選ばれた1種以上が配置されている、請求項6〜10のいずれか1項に記載の燃料電池発電装置。
- 前記前記水タンクの下流側に、電気式脱イオン装置が配置され、
前記電気式脱イオン装置から排出される濃縮排水を、前記凝縮水貯水タンクに還流するように構成されている、請求項10に記載の燃料電池発電装置。
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